换热器及强化换热方法技术

本发明专利技术涉及热交换技术领域，公开了一种换热器及强化换热方法，包括壳程筒体、安装于壳程筒体内部的管板、管束和折流格栅板，管束穿过折流格栅板且与其两端的管板固定连接，管束的管子的截面为多边形结构，多边形结构的管子边缘倒圆角；折流格栅板和管板上分别设有与管子形状相匹配的安装孔和固定孔；折流格栅板为沿管程方向平行设置的多块，且相邻的折流格栅板的弓形格栅交错分布。本发明专利技术的壳程内流体流经折流板的格栅时形成“卡曼漩涡”，流体在自旋流动阻力小，使得边界层流动速度提高，有效地强化了流体的对流传热，且管内壁面无卫生死角，易清洗。管束的管子之间的间隙为类矩形间隙，伴有“文丘里”效应，其换热效果得予进一步大幅度提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热交换
，特别是涉及一种。
技术介绍
石油化工、制药等行业都在大力发展大容量、高性能传热设备，且对传热设备的尺寸和重量有着特殊的要求。尤其是在制药行业，需要管程清洗清洁方便、符合行业标准、体积小、单位体积传热面积大的小型化的换热器设备，以满足制药行业产品质量管理、洁净生产和环保要求。目前，适用于石油化工、制药等行业的换热器一般包括管壳换热器和板式换热器。管壳换热器，又称管板式换热器，其结构简单、机械密封性好，可采用各种材料制造，可在耐高压高温下使用。换热器由壳程筒体、换热核心管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成。壳程筒体内设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上。换热管束在管板上一般是按等边三角形或正方形进行排列的，圆形换热管的直径和管束间距决定了管板上单位面积的圆形换热管的排布数量，当换热管的直径和管束的间距一定时，只有增加换热圆管的数量和长度来提升换热面积，由于换热器的公称直径增大，从而导致设备体积尺寸庞大、重量大。通常的管壳换热器采用Φ19或Φ25圆形换热管，其圆管壁厚度较大(I?4_)。因此，单位体积的换热器面积所用的金属材料消费较大，且换热效率低。板式换热器，是由薄金属片叠装而成的一种新型高效换热器。以薄壁金属板片(0.2?0.8mm)为换热核心,薄壁金属板之间形成薄矩形通道。该板式换热器的冷热流体通道两侧的换热板面四边的密封边界较长，机械密封难度大，容易产生流体泄漏，换热板间有凸肋支撑，间隔较小，板间流道的平均间隙为3?5mm，流道曲折多变，流体流动阻力大，容易造成污垢堵塞，操作能耗高，流道不容易清洁清理，不能在耐压高温下使用。针对以管程圆形管束为换热核心的管壳换热器，改变圆管截面形状、减小圆形管径和缩小管束间距是提升单元体积的换热器面积及减少材料消费的有效措施。目前，有如中国专利CN2597933Y报道采用螺旋折流板支撑的异形管束管壳换热器，其异形管是以圆形管为基础，可以改进提升单根圆管的换热面积和交换效率。其具体措施是:采用内翘片管和外翘片管、螺旋槽纹、螺旋内肋片管、螺旋波纹管、横纹管、多孔表面换热管作为换热核心。如采用螺旋槽纹圆管(Φ8?Φ10)管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，管内流体通过螺旋纹槽的引导，使得靠近管内壁面的部分流体顺着纹槽旋流，有利于减薄边界层厚度，其热效率得到极大提高，以这类异形管为换热单元的换热器对冷热流体的洁净度要求很高，管程和壳程清洗清洁难度较大，且这种螺旋纹槽的制造工艺较复杂。又如中国专利CN2462328Y也报道了采用异形管以提高的换热效率，具体措施是:异形管以沿着长度方向带有一定距离的圆形截面和非圆形截面的组合，通过管程内流体流通面发生急剧变化，导致流动状态湍流程度增加，因而达到高效的传热，这种异形管对大规模快速制备难以实现，管程存在死角，清洗清洁困难。再如中国专利CN100498180C报道的，采用旋流片支撑的矩形管束的换热器及其强化传热方法，该矩形管束是以若干个宽度不一且相互平行的尺寸不同的矩形管组成的，矩形管束的间距为10?100mm，这种以矩形管束为换热单元核心，内充装旋流片，在改变流体流通状态同时，加大换热器的单元体积的换热器面积，提升了换热器的效率。这种矩形管束宽度不一，单个矩形管宽度与厚度不等，且内充旋流片，存在死角，清洗清洁困难，规模化制造安装复杂，不适耐压条件下使用。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何保证换热器易清洗的前提下，提高换热器的换热效率。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供的一种换热器，包括壳程筒体、安装于所述壳程筒体内部的管板、管束和折流格栅板，所述管束穿过所述折流格栅板且与其两端的管板固定连接，所述管束的管子的截面为多边形结构，所述多边形结构的管子边缘倒圆角；所述折流格栅板上设有与所述管子形状相匹配的安装孔，所述管板设有与所述管子形状相匹配的固定孔；所述折流格栅板为沿管程方向平行设置的多块，且相邻的所述折流格栅板的格栅交错分布。进一步地，所述格栅的宽度为I?100mm，且每个格栅的高度不等。进一步地，所述管束的管子之间的间隙不相同。进一步地，所述管子为柱形管或直径沿管程方向递减的锥形管。进一步地，所述锥形管的两端的截面积之比为10:1?10。进一步地,所述管子的壁厚为0.1?6.0mm。进一步地，所述管束两端的管板之间连接有定距杆。本专利技术还提供一种换热器强化换热方法，管程内流体经管程入口进入管束的管子并经管程出口流出；壳程内流体经壳程入口进入管束的管子之间的间隙和折流格栅板的格栅并从壳程出口流出，折流格栅板为沿管程方向平行分布的多块，且相邻的折流格栅板的格栅交错分布，壳程内流体流经该多块折流格栅板的格栅形成“卡曼漩涡”。进一步地，沿管程方向，管束的管子为直径递减的锥形管，管程内流体流经管束的管子形成“文丘里”效应。进一步地，沿管程方向，管束的管子为柱形管且管束的管子之间的间隙不相同，壳程内流体流经管束间时形成“文丘里”效应。(三)有益效果本专利技术提供的一种，在管程方向上，平行设置多块折流格栅板，且相邻折流格栅板的格栅交错分布，使得壳程内流体流经折流格栅板时形成卡曼漩涡，流体在自旋流动阻力小，流体速度在整个壳程断面比较均匀，使得边界层流动速度提高，有效地强化了流体的对流传热，且以边缘倒圆角的多边形结构的管束作为换热核心，使得多边形管子相邻两边之间以平缓光滑的弧线过渡，管内壁面无卫生死角，管程易清洗清洁。进一步地，在管程方向管束的管子为柱形管或直径递减的锥形管，且管子之间的间隙不同，使得管程内流体在流通时具有板式换热效果，伴有“文丘里”效应，其换热效果得予大幅度提高。本专利技术可用于制药石油化工等领域热交换，管程耐压耐温，适合于高温、低密度、体积巨大的流体热交换，换热面大，无死角，方便清洗清洁，可满足洁净生产和节能环保要求。【附图说明】图1是本专利技术换热器的结构示意图；图2是本专利技术管束的管子截面图；图3是本专利技术折流格栅板的截面图；图4是本专利技术管板的截面图。其中，1、管板；11、固定孔；2、定距杆，3、折流格栅板；31、安装孔；32、弓形挡板；33、格栅；4、管子；5、壳程筒体；6:管程出口 ；7:壳程入口 ；8:管程入口 ；9:壳程出口；10:封头。【具体实施方式】下面结合附图和实施例，对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术的一种换热器，该换热器可以是固定管板式换热器、浮头式换热器、或并联、串联或混合联等不同的组合换热器。如图1所示，本专利技术的换热器包括壳程筒体5、安装于壳程筒体5内部的管板1、管束和折流格栅板3，管束穿过折流格栅板3且与其两端的管板I固定连接，管束左右两端的管板I的外侧分别设置管程入口 8和管程出口 6，管程出口6位于管程入口 8的斜下方，壳程筒体5位于管程出口 6的一侧为封口 ；管束的上下两端分别设有壳程出口 9和壳程入口 7 ;壳程入口 7靠近管程出口 6设置，壳程出口 9靠近管程入口 8设置。其中，如图2、图3和图4所示，管束的管子4的截面为多边形结构，该多边形结构的管子4的边缘倒圆角；折流格栅板3上设有与所述管子形状相匹配的安本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换热器，包括壳程筒体、安装于所述壳程筒体内部的管板、管束和折流格栅板，所述管束穿过所述折流格栅板且与其两端的管板固定连接，其特征在于，所述管束的管子的截面为多边形结构，所述多边形结构的管子边缘倒圆角；所述折流格栅板上设有与所述管子形状相匹配的安装孔，所述管板设有与所述管子形状相匹配的固定孔；所述折流格栅板为沿管程方向平行设置的多块，且相邻的所述折流格栅板的格栅交错分布。

【技术特征摘要】
1.一种换热器，包括壳程筒体、安装于所述壳程筒体内部的管板、管束和折流格栅板，所述管束穿过所述折流格栅板且与其两端的管板固定连接，其特征在于，所述管束的管子的截面为多边形结构，所述多边形结构的管子边缘倒圆角；所述折流格栅板上设有与所述管子形状相匹配的安装孔，所述管板设有与所述管子形状相匹配的固定孔； 所述折流格栅板为沿管程方向平行设置的多块，且相邻的所述折流格栅板的格栅交错分布。2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述格栅的宽度为I?100mm，且每个格棚的闻度不等。3.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述管束的管子之间的间隙不相同。4.如权利要求1-3任一项所述的换热器，其特征在于，所述管子为柱形管或直径沿管程方向递减的锥形管。5.如权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述锥形管的两端的截面积之比为10:1 ?10。6.如权利要求1-3任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢素琼，陈济轮，
申请(专利权)人：陈勤，
类型：发明
国别省市：北京;11